氢水对小鼠辐射致氧化损伤的保护作用

许长春，李 珍，胡广文，陈 杰

在科学技术高度发达的当今社会，放射性技术在军事、医药和生产等领域被广泛应用，给人类的生产和生活带来了极大的便利。但是伴随着放射技术的应用，放射性污染和辐射损伤已成为危害人类生存环境和人体健康不可忽视的因素。如何有效利用辐射技术，同时加强辐射防护，减少辐射损伤正成为人们日渐关注的问题［1］。氢是宇宙中分子最小的物质，氢具有一定的还原性。近年来的研究发现，氢可以选择性中和自由基，其对辐射引起的损伤具有明显的保护作用［2－5］。本研究采用γ线照射小鼠，并给小鼠喂食氢水，以探讨氢水对小鼠的辐射损伤的保护作用。

1 材料与方法

1.1 材料 氢水采用增加压强的方法制备，氢气浓度＞1.2 ppm［2］。60Coγ 射线全身照射，剂量为 8.0 Gy，剂量率为 0.8 Gy/min，源距 2.7 m。

1.2 实验动物及分组 SPF级KM小鼠60只。由第四军医大学动物实验中心提供，体质量18～22 g，饲喂普通饲料，自由进食和饮水，适应喂养7 d后，按体质量随即分为对照组、单纯照射组及氢水组。对照组：动物不接受照射，正常饮食，经灌胃给予纯化水，体积为20 ml/kg，给水时间同另外两组。单纯照射组：动物接受全身照射，照前24 h及照后给予灌胃纯化水，体积为20 ml/kg。氢水组：动物接受全身照射，照前24 h及照后给予氢水灌胃，体积为20 ml/kg。

1.3 检测指标 末次灌胃后禁食不禁水12 h，鼠称重后处死，取肝肺组织块制成10%肝肺组织匀浆，用离心机3000 r/min离心15 min，留取上清液，－80℃低温冰箱中保存，用于检测肝肺组织中超氧化物歧化酶 （SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶 （GSH－PX）活力及丙二醛（MDA）含量。其中SOD的测定采用黄嘌呤氧化酶法。GSH－PX的测定采用还原法。MDA的测定采用硫代巴比妥酸（TBA）法。

1.4 统计学方法 所有数据均采用SPSS11.5统计软件进行统计分析，结果采用±s表示结果；采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

小鼠辐射后肝组织SOD降低，MDA升高，抗氧化能力明显降低，给予应用氢水后抗氧化水平明显升高。对照组肝匀浆中GSH－PX活力最高，其他两组中GSH－PX活力均较低，但各组间差异无统计学意义。见表1。

表1 氢水对辐射小鼠肝组织SOD、GSH－PX 活动及 MDA 含量的影响（±s）

表1 氢水对辐射小鼠肝组织SOD、GSH－PX 活动及 MDA 含量的影响（±s）

注：与对照组比较△P＜0.05；与单纯对照组比较☆P＜0.05

SOD GSH－PX MDA对照组 218.860±41.5660 312.354±8.5671 9.5091±3.8821单纯对照组 119.306±47.4128△ 246.657±10.9199 20.2683±5.4094△氢水组 189.346±63.1064☆ 253.599±16.9124 7.7576±5.8456☆

小鼠辐射后肺组织SOD、GSH－PX降低，MDA升高，抗氧化能力明显降低，给予应用氢水后抗氧化水平明显升高。见表2。

表2 氢水对辐射小鼠肺组织SOD、GSH－PX 活动及 MDA 含量的影响（±s）

表2 氢水对辐射小鼠肺组织SOD、GSH－PX 活动及 MDA 含量的影响（±s）

注：与对照组比较△P＜0.05；与单纯对照组比较☆P＜0.05

SOD GSH－PX MDA对照组 282.808±46.3598 388.235±24.9581 7.258±2.7143单纯对照组 195.785±11.0214△ 221.764±31.3330△ 36.871±6.0156氢水组 254.689±59.3788☆ 337.831±16.5042☆ 10.152±4.6934

3 讨 论

机体遭受辐射损伤可引起造血系统、免疫系统、生殖系统等损伤，产生致癌、致畸、致突变作用，组织细胞会发生形态和数量异常，并在分子水平出现生化和增殖方面的病理性改变，造成基因断裂，染色体变异和功能障碍甚至坏死。一般以为电离辐射对细胞的生物化学损伤，主要原因是辐射可激发体内细胞产生ROS（氧自由基）如超氧阴离子自由基、羟自由基以及有机过氧化物自由基等，ROS可攻击生物膜（包括细胞膜、细胞器膜）上多烯脂肪酸、钾膜骨及其他蛋白的巯基，引发脂质发生氧化反应，导致生物膜的过氧化损伤，严重者可造成细胞器损害和DNA与蛋白质等降解与失活。

SOD是生命有机体内高效的抗氧化酶系统，对机体的氧化与抗氧化平衡发挥重要的作用，其含量与机体抗氧化能力呈正相关。GSH－PX是机体内广泛存在的一种过氧化物分解酶，它保护细胞膜的结构及功能不受过氧化物的干扰及损害，避免细胞受到过氧化物损伤，其含量与机体清除自由基的能力相关。MDA是脂质过氧化反应链终止阶段产生的小分子产物，脂质过氧化越活跃，则生成的MDA越多，因此检测MDA含量可以间接反映自由基的产生情况和机体组织细胞的脂质过氧化程度［6］。

氢气是空气中自然存在的一种气体，无色、无味、无嗅。其作为一种潜在的抗氧化剂拥有多项优势。可以有效中和活细胞中的羟自由基，并且不像大多数抑制性抗氧化剂无法成功到达靶向细胞器，它具有良好的分布特性，可以穿透生物膜并扩散进入细胞质线粒体和细胞核，尽管氢气活性比较温和，但其快速的气体扩散性对减少组织细胞自由基非常有效，因而它能够保护核DNA和线粒体，能够降低有关的疾病和罹患癌症的风险。Terasaki等［2］用含氢PBS液和培养基处理人肺上皮细胞A549后，让细胞接受10 Gy照射，氢气可明显减轻细胞损伤，增加细胞活力。

本研究结果提示，氢水对小鼠受到辐射引起的氧化损伤有一定的保护作用。其可能的作用机制是氢气具有选择性抗氧化作用［7］。即在不干扰体内正常氧化还原反应和正常自由基信号分子的前提下起到保护机体的作用。

［1］申文江，王绿化.放射治疗损伤［M］.北京：中国医药科技出版社，2001：89.

［2］ Yasuhiro Terasaki，Ikuroh Ohsawa，Mika Terasaki，et al.Hydrogen therapy attenuates irradiation－induced lung damage by reducing oxidative stress［J］.American Journal of physiology，2011，301（4）：L415.

［3］ Qian L，Cao F，Cui J，et al.The potential cardioprotective effects of hydrogen in irradiated mice［J］.Journal of Radiation Research，2010，51（6）：741.

［4］ Qian LR，Li BL，Cao F，et al.Hydrogen－rich PBS protects cultured human cells from ionizing radiation－induced cellular damage［J］.Nuclear Technology＆Radiation Protection，2010，25（1）：23.

［5］ Chuai Y，Cao F，Li B，et al.Hydrogen－rich saline attenuates radiation－induced male germ cell loss in mice through reducing hydroxyl radicals［J］.The Biochemical Journal，2012，442（1）：49.

［6］ Fnical W.Natural chemistry of the marine environment［J］.Science，1982，215（9）：923.

［7］ Ohsawa I，Ishikawa M，Takahaskik，et al.Hydrogen aits as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen，radicals［J］.Nature Medicine，2007，13（6）：688.